Solidity閃電貸實現方式，與Move、Rust有何不同？

對比三種語言的閃電貸流程，由於語言的特性，在實現方式上有所不同。
（前情提要：Beosin：Move VM先前毀滅級漏洞，可讓Sui、Aptos「崩潰、甚至硬分叉」）
（背景補充：Metamask開發公司ConsenSys：給 Solidity 開發者的 16 個安全建議）

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閃電貸是一種無抵押借款的服務，由於其擁有無需抵押便能借出資金的特性，使得資金利用率大大提高。在常見的以太坊閃電貸中，是通過以太坊交易機制來保證可以進行無抵押借出資金，以太坊中一個交易可以包含很多步驟，如：借款、兌換、使用、還款等，所有的步驟相輔相成，若其中某一個或多個步驟出現錯誤，都將導致本次的整個交易被回滾。

隨著區塊鏈生態發展，出現了大量公鏈以及合約程式語言，例如：除了 Solidity 之外最常見的 Move 和 Rust，這些合約程式語言有本質上的區別，框架與程式設計理念也有所不同， 本篇文章我們來對比一下 Solidity 閃電貸實現方式與 Move 以及 Rust 閃電貸實現方式有何不同，同時可以初步瞭解一下各種語言的程式設計理念。

延伸閱讀：解析閃電貸》今年DeFi被盜最高破1.2億鎂，去中心化金融成「駭客」斂財神器？

Solidity 相關閃電貸：

Solidity 的閃電貸是基於 Solidity 支援動態呼叫這一特性來設計的，何為動態呼叫，也就是 solidity 支援在呼叫一個函式的過程中，動態傳入需要呼叫的地址，如下例程式碼。每次呼叫都可以傳入不同的地址，根據這個特點，便出現了 solidity 閃電貸的實現邏輯。

function callfun(address addr) public {

addr.call();

}

如下程式碼，將閃電貸抽象成了 3 個核心功能，

首先直接將資金發送給呼叫者；
再呼叫呼叫者合約，從而讓呼叫者使用這些資金；
呼叫者使用結束，檢查是否歸還資金以及手續費，如果檢查失敗則回滾交易。（此處也可以直接使用 transferfrom 函式將呼叫則資金轉移回來）

function flashloan(uint amount, address to) {

transfer (to, amount); // 傳送資金給呼叫者

to.call ();// 呼叫呼叫者的合約函式

check ();// 檢查是否歸還資金

}

如下圖，為 Solidity 語言中閃電貸的實現流程：

下列程式碼為真實專案 Uniswap 閃電貸邏輯。程式碼示例：

function swap(uint amount0Out, uint amount1Out, address to, bytes calldata data) external lock {

require(amount0Out > 0 || amount1Out > 0, ‘UniswapV2: INSUFFICIENT_OUTPUT_AMOUNT’);

(uint112 _reserve0, uint112 _reserve1,) = getReserves();

require(amount0Out < _reserve0 && amount1Out < _reserve1, ‘UniswapV2: INSUFFICIENT_LIQUIDITY’); uint balance0; uint balance1; { address _token0 = token0; address _token1 = token1; require(to != _token0 && to != _token1, ‘UniswapV2: INVALID_TO’); /** 將資金轉給使用者 **/ if (amount0Out > 0) _safeTransfer(_token0, to, amount0Out);

if (amount1Out > 0) _safeTransfer(_token1, to, amount1Out);

/** 呼叫使用者指定的目標函式 **/

if (data.length > 0) IUniswapV2Callee(to).uniswapV2Call(msg.sender, amount0Out, amount1Out, data);

balance0 = IERC20(_token0).balanceOf(address(this));

balance1 = IERC20(_token1).balanceOf(address(this));

}

uint amount0In = balance0 > _reserve0 – amount0Out ? balance0 – (_reserve0 – amount0Out) : 0;

uint amount1In = balance1 > _reserve1 – amount1Out ? balance1 – (_reserve1 – amount1Out) : 0;

require(amount0In > 0 || amount1In > 0, ‘UniswapV2: INSUFFICIENT_INPUT_AMOUNT’);

{

uint balance0Adjusted = balance0.mul(1000).sub(amount0In.mul(3));

uint balance1Adjusted = balance1.mul(1000).sub(amount1In.mul(3));

/** 檢查使用者是否歸還資金以及手續費 **/

require(balance0Adjusted.mul(balance1Adjusted)>=uint(_reserve0).mul(_reserve1).mul(1000**2), ‘UniswapV2: K’);

}

_update(balance0, balance1, _reserve0, _reserve1);

emit Swap(msg.sender, amount0In, amount1In, amount0Out, amount1Out, to);

}

Move 相關閃電貸：

Move 閃電貸和 solidity 設計思想不同，move 中沒有動態呼叫這一個特性，在所有函式呼叫過程之前，都必須確定呼叫流程，明確呼叫合約地址是什麼，所以無法像 solidity 裡面那樣動態傳入地址再進行呼叫。

那麼 move 能實現閃電貸功能嗎？當然可以，move 的特性使得人們設計出與 solidity 實現方式不同的閃電貸。

在 Move 中，將資料和執行程式碼分離，造就了 Move VM 獨特的資源 – 模組模型。在這種模型中，不允許資源在交易結束時未被銷燬或者儲存在全域性儲存中，因此 Move 中的資源存在一種特殊的結構體 —— 燙手山芋（Hot Potato），它是一個沒有任何能力修飾符的結構體，因此它只能在其模組中被打包和解包。Move 能力詳情。

因此在 move 語言中的閃電貸實現，巧妙地利用了這種模式，將閃貸和還款操作抽象為兩個函式進行處理，中間產生借貸資源記錄借貸情況，該資源並沒任何能力，只能夠在還款函式中通過解包的方式將借貸資源給消耗掉，因此借貸操作必須和還款操作繫結在同一個操作中，否則閃電貸交易就會失敗。

如下圖，為 move 語言中閃電貸的實現流程。

如下程式碼，loan 與 repay 兩個函式相結合便可以實現閃電貸。需要使用閃電貸服務的使用者，先呼叫 loan 函式申請借款。函式會首先判斷是否有足夠的資金提供借款，隨後將資金髮送給呼叫者，計算好費用後，建立一個沒有任何能力的資源「receipt」並返回給呼叫者。呼叫者在自己的合約中使用借貸的資金，最後需要將「receipt」返還到 repay 函式，並且附帶歸還的資金。在 repay 函式中，首先將「receipt」資源解構，以確保交易成功執行，隨後判斷使用者歸還資金是否與之前計算好的資金數量相同，最後完成整個交易。

程式碼示例：

struct Receipt {

flash_lender_id: ID,

repay_amount: u64

}

public fun loan(self: &mut FlashLender, amount: u64, ctx: &mut TxContext):

(Coin, Receipt) {

let to_lend = &mut self.to_lend;

assert!(balance::value(to_lend) >= amount, ELoanTooLarge);

let loan = coin::take(to_lend, amount, ctx);

let repay_amount = amount + self.fee;

let receipt = Receipt { flash_lender_id: object::id(self), repay_amount };

(loan, receipt)

}

public fun repay(self: &mut FlashLender, payment: Coin, receipt: Receipt) {

let Receipt { flash_lender_id, repay_amount } = receipt;

assert!(object::id(self) == flash_lender_id, ERepayToWrongLender);

assert!(coin::value(&payment) == repay_amount, EInvalidRepaymentAmount);

coin::put(&mut self.to_lend, payment)

}

Rust 相關閃電貸：

Rust 由於其提供記憶體安全、併發安全和零成本抽象等特性。也被用在了區塊鏈智慧合約語言開發中，接下來我們以 Solana 智慧合約（Program）為例講解使用 Rust 開發實現的閃電貸。

Solana VM 亦將資料和執行程式碼進行了分離，使得一份執行程式碼可以處理多份資料副本，但與 Move 不同的是，陣列帳戶是通過程式派生的方式完成的，並且沒有類似於 Move 特性的限制。因此 Solana Rust 不能夠使用 Move 的方式實現閃電貸，並且 Solana Rust 動態呼叫指令（等同於理解為合約的函式）遞迴深度限制為 4，使用 Solidity 動態呼叫的方式同樣不可取。但在 Solana 中每個指令（instruction）呼叫在交易中是原子型別的，因此在一筆交易中可以在一個指令中檢查是否存在另一個指令。而 Solana 中的閃電貸依賴此了特性，Solana 閃電貸在閃貸的指令中將檢查閃電貸交易中是否存在還款的指令，並檢查還款的數量是否正確。

如下圖，為 Rust 語言中閃電貸的實現流程：

程式碼示例：

pub fn borrow(ctx: Context, amount: u64) -> ProgramResult {

msg!(“adobe borrow”);

if ctx.accounts.pool.borrowing {

return Err(AdobeError::Borrowing.into());

}

let ixns = ctx.accounts.instructions.to_account_info();

// make sure this isnt a cpi call

let current_index = solana::sysvar::instructions::load_current_index_checked(&ixns)? as usize;

let current_ixn = solana::sysvar::instructions::load_instruction_at_checked(current_index, &ixns)?;

if current_ixn.program_id != *ctx.program_id {

return Err(AdobeError::CpiBorrow.into());

}

let mut i = current_index + 1;

loop {

// 遍歷交易序列中的指令，

if let Ok(ixn) = solana::sysvar::instructions::load_instruction_at_checked(i, &ixns) {

// 查詢是否同時呼叫了該程式的中還款指令（repay）

if ixn.program_id == *ctx.program_id

// 檢查 invoke data 中函式簽名

&& u64::from_be_bytes(ixn.data[..8].try_into().unwrap()) == REPAY_OPCODE

&& ixn.accounts[2].pubkey == ctx.accounts.pool.key() {

// 檢查函式 invoke data 中 amount 數量是否正確

if u64::from_le_bytes(ixn.data[8..16].try_into().unwrap()) == amount {

break;

} else {

return Err(AdobeError::IncorrectRepay.into());

}

} else {

i += 1;

}

}else {

return Err(AdobeError::NoRepay.into());

}

}

let state_seed: &[&[&[u8]]] = &[&[

&State::discriminator()[..],

&[ctx.accounts.state.bump],

]];

let transfer_ctx = CpiContext::new_with_signer(

ctx.accounts.token_program.to_account_info(),

Transfer {

from: ctx.accounts.pool_token.to_account_info(),

to: ctx.accounts.user_token.to_account_info(),

authority: ctx.accounts.state.to_account_info(),

},

state_seed,

);

//cpi 轉帳

token::transfer(transfer_ctx, amount)?;

ctx.accounts.pool.borrowing = true;

Ok(())

}

// REPAY

// receives tokens

pub fn repay(ctx: Context, amount: u64) -> ProgramResult {

msg!(“adobe repay”);

let ixns = ctx.accounts.instructions.to_account_info();

// make sure this isnt a cpi call

let current_index = solana::sysvar::instructions::load_current_index_checked(&ixns)? as usize;

let current_ixn = solana::sysvar::instructions::load_instruction_at_checked(current_index, &ixns)?;

if current_ixn.program_id != *ctx.program_id {

return Err(AdobeError::CpiRepay.into());

}

let state_seed: &[&[&[u8]]] = &[&[

&State::discriminator()[..],

&[ctx.accounts.state.bump],

]];

let transfer_ctx = CpiContext::new_with_signer(

ctx.accounts.token_program.to_account_info(),

Transfer {

from: ctx.accounts.user_token.to_account_info(),

to: ctx.accounts.pool_token.to_account_info(),

authority: ctx.accounts.user.to_account_info(),

},

state_seed,

);

// 還款

token::transfer(transfer_ctx, amount)?;

// 更新帳本狀態

ctx.accounts.pool.borrowing = false;

Ok(())

}